นักวิทยาศาสตร์การวิจัยเป็นผู้เชี่ยวชาญทางวิทยาศาสตร์ที่เชี่ยวชาญในการวิจัยในห้องปฏิบัติการ นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ มีส่วนร่วมในการใช้งานเฉพาะด้านของสาขาวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) จัดการกับการบำรุงรักษาอุปกรณ์ดังกล่าวและวิเคราะห์ข้อมูลของผู้ป่วยแต่ละราย ในทางตรงกันข้ามนักวิทยาศาสตร์การวิจัยของ MRI อาจมุ่งเน้นไปที่ข้อมูลผู้ป่วย MRI ทั้งหมดในความพยายามที่จะปรับปรุงการออกแบบอุปกรณ์หรือมองหาแนวโน้มในผู้ป่วยบางประเภท นักวิทยาศาสตร์การวิจัยทำงานในพื้นที่เฉพาะของความรู้และพบได้ในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์
นักวิทยาศาสตร์การวิจัยแสดงให้เห็นภาพคลาสสิกของนักวิทยาศาสตร์สวมเสื้อคลุมสีขาวแล็บและทำงานในห้องปฏิบัติการที่ปราศจากเชื้อโดยทำการตรวจตัวอย่างภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แน่นอนว่าเป็นลักษณะทั่วไป นักวิทยาศาสตร์การวิจัยจำนวนมากไม่ได้ทำงานในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ในขณะที่คนอื่นจะทำงานหลายชั่วโมง จิตใจทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่จำนวนมากในประวัติศาสตร์เป็นนักวิทยาศาสตร์การวิจัย Isaac Newton, Marie Curie และ Jonas Salk ล้วนเหมาะกับคำนิยามที่ทันสมัยของนักวิทยาศาสตร์การวิจัยแม้ว่าพวกเขาอาจมีชื่ออาชีพที่แตกต่างกัน Albert Einstein เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์หลายคนเคยเป็นอาจารย์และนักทฤษฎีของวิทยาลัยนอกเหนือจากงานของเขาในด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
นักวิทยาศาสตร์การวิจัยวางแผนและดำเนินการทดลองหลายครั้งหากจำเป็นและรวบรวมข้อมูลผลลัพธ์ที่เรียกว่าข้อมูล โดยการตรวจสอบข้อมูลอย่างระมัดระวังและเปรียบเทียบกับการทดลองที่คล้ายกันหรือความรู้ที่สร้างขึ้นพวกเขาแสวงหาการเชื่อมต่อและความสัมพันธ์ที่อาจไม่เคยมีการสังเกต ตัวอย่างเช่นการเปิดเผยสัตว์ทดสอบต่อสารเคมีบางชนิดและจากนั้นการสังเกตสุขภาพสัตว์อย่างระมัดระวังเป็นเวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์สามารถเปิดเผยสารพิษหรือสารก่อมะเร็งที่ไม่เคยทราบมาก่อน
นักวิทยาศาสตร์การวิจัยอาจเปรียบเทียบข้อมูลกับเพื่อนร่วมงานในสถานที่ต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งกับการศึกษาที่ดำเนินการในสาขาที่ไม่เกี่ยวข้อง งานของนักวิทยาศาสตร์การวิจัยอาจดูน่าเบื่อและซ้ำซาก แต่ผลลัพธ์อาจรวมถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านต่างๆเช่นการแพทย์เคมีและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม ผู้ที่มีความก้าวหน้าในสาขาของตนอย่างมีนัยสำคัญสามารถได้รับรางวัลทุนวิจัยหนังสือสิ่งพิมพ์หรือแม้กระทั่งรางวัลบุญเช่นรางวัลโนเบล
งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ข้อมูลคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของงานดังกล่าวค้นพบแนวโน้มและการเชื่อมต่อที่ซ่อนอยู่ซึ่งอาจต้องใช้เวลานานกว่าหรือหลีกเลี่ยงการค้นพบอื่น ผู้ที่ทำงานในสถานศึกษาอาจนำเสนอสิ่งที่ค้นพบว่าเป็นรายงานการวิจัยอิสระหรือบทความในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์การวิจัยในอุตสาหกรรมส่วนตัวอาจต้องเปิดเผยสิ่งที่ค้นพบกับนายจ้างของพวกเขาเท่านั้น
